气象人喊话流浪地球Moss谋划月球危机？没戏！

　　本文特约作者：
　　国家卫星气象中心（国家空间天气监测预警中心）
　　工程师 韩大洋
　　作为一位对科幻电影钟爱有加的观众，在观看过期待已久的《流浪地球2》之后，笔者想说：今年世界电影界的最佳科幻片，咱们稳了！
　　作为一位空间天气领域的从业人员，笔者也感慨本片道具上的考究，以及细节上的到位。譬如，片中多次出现的195埃太阳极紫外波段监测图、实拍的暗条爆发 ，以及故事主线中太阳辐射对地球的种种影响。真想为此喊一句：郭导，你是懂的！
　　不过，对贯穿全剧几乎掌控全局的人工智能Moss嘛！我想说，有了自我意识的你也很棒，但你还是把我们的空间天气预报预警业务，以及气象工作者——
　　想得太简单了！
　　电影中，Moss策划了＂月球危机＂，在月球工作的人们遭遇了太阳风暴袭击，那么，对于这么几个问题笔者就要好好聊一聊。
　　1.现实中的太阳风暴是什么样子的？
　　太阳风暴 ，是太阳自身产生并在短时间内，通过耀斑、日冕物质抛射、暗条爆发等活动 ，将巨大的内部能量向外释放的一种过程 ，它是真实存在的。
　　太阳由于其结构的特点和较差自转的影响，经常会产生一些磁场能量聚集的区域，其外在表现就是出现在光球层上的黑子。
　　黑子有个特点，磁场极强，能达到甚至超过太阳基本磁场强度的数千倍 ，这使得周围的能量不断汇聚于此；另一方面，黑子周围不断发生的小规模爆发又在消耗着它的能量，双方角力之下，只有两个结果，要不黑子的磁场无法承受积累的能量——爆发，要么逐渐变小，无声消失。
　　北京时间2023年2月4日SDO太阳黑子图，图中日面上黑色区域为黑子，相应数字为其国际通用编号
　　爆发！这其实只是少部分黑子的＂选择＂ ，但是，一旦如此，太阳就会形成对整个太阳系的三轮轰击 。
　　首先是闪耀星系的＂闪光弹＂ ，也就是人们常说的耀斑 ，因为是以光速飞行，其发生后在大约8分20秒之后就会到达地球，影响我们的通讯和导航系统。
　　第二轮攻击 则是随着爆发向外飞出的高速带电粒子 ，它们的速度虽然没有前面的耀斑快，到达地球需要几十分钟到十几个小时，但是它们能量高，会对地球附近的卫星等航天器造成很大影响，包括航天员甚至是高纬度地区飞行的航班都会受到辐射风险。
　　地球静止轨道的粒子和地磁活动的状况 制作/国家空间天气监测预警中心
　　第三轮也是最终极的攻击要数日冕物质抛射 ，上亿甚至更多的太阳等离子体，被瞬间加速到每秒几百到两千千米以上的速度，铺天盖地的向外抛出，一旦到达地球将会打破地球磁场的稳定，改变中高层大气的结构，会给整个运行在地球空间中的高技术系统带来重大损害。
　　不过，好在我们的地球，拥有磁场和稠密的大气层 ，保护我们日常不受太阳风暴的伤害。甚至于，我们只能透过发生在高磁纬地区的＂极光秀＂，来寻觅太阳风暴的蛛丝马迹。
　　2.如果太阳＂加速老化＂，太阳风暴会更频发吗？
　　整个《流浪地球》的故事设定，在于太阳突然加速老化。太阳老化的过程可以理解为内部燃料不断消耗，进而打破内核向外辐射的压力与自身巨大重力的平衡，所以才会有太阳向外膨胀，进而吞噬周围行星，地球不得不去太阳系外流浪的故事。
　　现实中，我们的太阳已经存在约47亿年 ，正处在中年阶段，其内部燃料还能够稳定燃烧大约50亿年，所以我们目前还不用考虑地球流浪的问题。
　　但如果太阳突然在某一天加速老化，现有的平静势必被打破，其内部能量向表面的传导将变得更加不稳定，磁场之间摩擦与碰撞越来越多，甚至是＂圈圈圆圆圈圈＂不断缠绕，成为＂剪不断理还乱＂的一团乱麻 ，那么最终结果或许正如影片所述的那样，出现更加猛烈、更为频发的太阳爆发活动。
　　太阳活动强弱可由太阳黑子数的多少来表示 图/北京科技报
　　这也仅限于目前人们对太阳不多的认知，是一种预测。也许太阳自己有着他的打算呢？
　　不过，近期频发的太阳活动却是实打实的。
　　2023年1月以来，＂五天内连续发生三次X级大耀斑＂、＂可见日面活动区数量达到两位数＂ 、＂地磁暴影响人类活动＂等事件先后登上热搜。
　　根据科学家的研究，太阳活动拥有以11年左右为一个周期的特点，在这一阶段中，将出现黑子数由少到多，再由多转少的过程，相应的太阳的种种爆发活动也随之周期变化，我们管这个叫做＂一个太阳活动周＂。
　　目前正是第25个太阳活动周的上升期，所以太阳有此表现只能算是热身吧，厉害的还在后面！（大家不用太过担心，太阳爆发对大众的生活不会造成明显影响）
　　3.＂月球危机＂提及的太阳风暴预报能＂精确到小时＂吗？
　　＂所有人员注意！
　　太阳风暴将于6分钟后抵达月表！＂
　　＂你这预报是真的吗？＂
　　＂刚才不还有一小时呢吗？＂
　　这是电影进行到月球危机部分的一段台词，我当时看到的第一反应是，不愧是2058年的人类，空间天气预报的水平比现在有了大幅进步！从理论上说，如果掌握了成熟的太阳活动数值预报技术，能够通过监测所获取更多关键数据，借助高性能计算机完成复杂模型运算，那么就有可能更精确地提前预判未来太阳可能出现的活动。
　　目前，空间天气预报员对于太阳风暴的预报主要依靠监测数据 ，通过对实时资料的分析、历史数据比对、会商研判等，进而得出预报结果。熟悉天气预报发展的朋友应该知道，这依然是经验预报。现阶段，数值预报在空间天气领域对太阳爆发活动的判断还只是起到辅助作用。
　　但是，用不了多久，随着我国第一代空间天气数值预报系统的建设完成，届时，我们对短临（0-12小时）、短期（72小时）空间天气的预报准确率将进一步提升至70%以上，对中长期（4-30天）定量预报的总体平均误差不超过15%，而对更长时间内甚至是跨越整个太阳活动周的长期趋势预报平均相对误差也将不超过15%。
　　风云三号E星太阳光谱精细结构 图/国家卫星气象中心
　　另一方面，通过风云气象卫星和地面监测站网协同观测，未来我们还会建成地空天一体化的空间天气监测体系。
　　所以呀，Moss，我知道你算得快，能直接干预预报模式的计算结果，但你别忘了，我们可是有一手的监测数据作为支撑的，从天上到地面，有着无数双眼睛在盯着太阳！我们准确的监测图像，实时的太阳关键参数，会实时校正模式预报结果。只要还有人在，想要通过数字网络来改变一切，还真不行！
　　至少我敢肯定一点，Moss，气象预报员这一关你就过不了！
　　最近很多国企喊话《流浪地球》，提出影片中的一些科技、设备，正在变成现实。
　　同样，如果未来地球真的要流浪了，请相信，我国的空间天气预报人员，会有力保障作业人员和航天器，避免遭受太阳风暴的侵扰！
　　你守护地球，我守护你！请相信——
　　我们的人，一定能办到！
　　4.现实中，在我国航天事业、空间站建设、探月工程等方面，空间天气能提供哪些服务与保障？
　　目前，人们关注的太阳活动主要通过空间天气监测系统来获取，这里又分为两大类：
　　一是借助光学、射电望远镜，直接获取太阳的监测数据 ，比如风云三号E星携带的我国首部空间太阳望远镜，就能帮助我们获得太阳在极紫外、X射线波段的图像，帮助我们看到耀斑、冕洞等太阳活动。
　　另一类则是借助仪器，间接的获取太阳活动以及地球空间环境参数 ，比如风云四号B星上所携带的空间环境仪器包，就能获取在距离地球35800公里的同步轨道上，空间磁场、高能质子、电子、太阳软X射线通量的变化情况，进而帮助我们加深认识太阳活动对空间天气的影响机理，提高空间天气的时效性和准确度，加强人类防范这一类灾害风险的能力。
　　风云三号E星太阳X射线图像 图/国家卫星气象中心
　　目前，我国载人航天和深空探测工程都取得了很大的成就，未来还将向着这片充满未知的宇宙领域走得更远。
　　空间天气保障工作自伊始以来便伴随在我国航天人的左右，贯穿每一次任务周期，制作了大量的服务专报。比如，根据太阳活动情况以及发射场地的气象条件，寻找适合发射的时间窗口 ，在地球辐射带和太阳爆发活动带来的强辐射之间，安排航天员在最适合的时间进行出舱工作 ，预判空间天气可能给空间站轨道带来的影响，并及时作出修正。
　　风云三号E星太阳极紫外图像 图/国家卫星气象中心
　　随着我国空间站长期在轨能力的大幅度提升，未来深空载人探月、探火的一步步实施，也对空间天气工作提出了更高的要求和挑战！
　　我们的征途，必将是星辰大海。
　　中国气象报社 出品
　　统筹： 王美丽 段昊书
　　作者 ：韩大洋
　　参考资料： 国家卫星气象中心（国家空间天气监测预警中心） 北京科技报 《流浪地球2》剧照
　　编辑 ：张娟
　　审核 ：段昊书